總覽轉(zhuǎn)債涉及的儲(chǔ)能技術(shù)路線

1、寫在前面：當(dāng)前的儲(chǔ)能行業(yè)可類比 2020 年的新能源汽車行業(yè)，處于行業(yè)爆發(fā)的前期，業(yè)績(jī)成長(zhǎng)確定性強(qiáng)；而轉(zhuǎn)債中也有許多儲(chǔ)能相關(guān)的標(biāo)的，大多數(shù)的評(píng)級(jí)、規(guī)模、性價(jià)比都較高，因此我們也選擇儲(chǔ)能行業(yè)作為“新能源轉(zhuǎn)債梳理”系列報(bào)告的起點(diǎn)。儲(chǔ)能系列報(bào)告主要從產(chǎn)業(yè)鏈入手，分為行業(yè)和技術(shù)總覽、上游、中游、下游四個(gè)篇章，重點(diǎn)追蹤技術(shù)變革。本文是儲(chǔ)能行業(yè)系列報(bào)告的第一篇，主要是對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的概覽及主要的技術(shù)路線介紹。1、儲(chǔ)能市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)期、 碳中和+能源安全，海外儲(chǔ)能高速增長(zhǎng)全球儲(chǔ)能市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。在能源安全越來(lái)越受到關(guān)注的當(dāng)下，全球儲(chǔ)能裝機(jī)量 迅速增長(zhǎng)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021 年全球儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量達(dá)到 203.5GW，

2、同比增長(zhǎng) 6.49% ， 同比增速延續(xù)了 2019 年的增長(zhǎng)趨勢(shì)， 新增裝機(jī)規(guī)模 12.4GW，其中美國(guó)、中國(guó)和歐洲是最主要的增量。圖 1：全球儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)量圖 2：2021 年全球新增投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目國(guó)家分布資料來(lái)源：，資料來(lái)源：CNESA，技術(shù)推動(dòng)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目快速增長(zhǎng)。截至 2021 年底，全球抽水儲(chǔ)能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模首次低于 90%，同比下降了 4.1pcts，而與此相對(duì)的是以電化學(xué)儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能的占比提高至 12.2%，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為 25.4GW，同比增長(zhǎng)了 67.7%，新增裝機(jī) 10.2GW，同比增長(zhǎng) 117%，由于新型儲(chǔ)能相比機(jī)械儲(chǔ)能更加靈活、更加符合在人口集中地區(qū)裝機(jī)的

3、需求，因此未來(lái)有廣闊的增長(zhǎng)空間。圖 3：2021 年全球儲(chǔ)能裝機(jī)種類圖 4：2021 年全球新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模資料來(lái)源：CNESA，資料來(lái)源：CNESA，全球“碳中和”持續(xù)推進(jìn)，歐美國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型，風(fēng)電光伏等綠電裝機(jī)量增長(zhǎng)。2021.5，歐洲議會(huì)環(huán)境委員會(huì)投票通過(guò)歐洲氣候法草案，提出到 2030 年溫室氣體排放量相比 1990 年至少減少 55%。草案正式生效后具備法律效力，確保歐洲 2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和。而拜登政府也高度關(guān)注碳中和，2021.1 上任首日即宣布重返巴黎協(xié)定，提出美國(guó)將通過(guò)發(fā)展可再生能源，到 2035 年實(shí)現(xiàn)無(wú)碳發(fā)電，2050 年實(shí)現(xiàn)碳中和，并計(jì)劃投資 2 萬(wàn)億美元

4、，用于基礎(chǔ)設(shè)施、清潔能源等重點(diǎn)領(lǐng)域。其余發(fā)達(dá)國(guó)家也均有相關(guān)法律出臺(tái)。表 1：發(fā)達(dá)國(guó)家碳中和主要做法和經(jīng)驗(yàn)加強(qiáng)區(qū)域性碳封存合作倡 議；測(cè)試各種碳捕集技術(shù)，公開測(cè)試報(bào)告結(jié)果2035 年實(shí)現(xiàn)2030 年零排無(wú)碳發(fā)電； 制定嚴(yán)格標(biāo) 放汽車銷量達(dá)建立綠色電 準(zhǔn)；減緩重點(diǎn) 到 30 ；2050力采購(gòu)機(jī) 行業(yè)碳排放增 年只銷售零排制；生物質(zhì) 長(zhǎng)放中型和重型免征燃油稅汽車出零碳排美國(guó)2050 年實(shí)現(xiàn)放行動(dòng)計(jì)碳中和劃（ZCAP）2020.12 提碳封存及利用建筑交通工業(yè)能源政策目標(biāo)國(guó)家主要行動(dòng)和經(jīng)驗(yàn)歐洲2050 年實(shí)現(xiàn)凈零排放2021 年 5 月通過(guò)歐洲氣候法草案建立綠色電力采購(gòu)機(jī) 制；推動(dòng)統(tǒng)一能源市場(chǎng)的建設(shè)；

5、16國(guó)確定全面退煤時(shí)間清潔鋼鐵計(jì) 劃；重點(diǎn)布局氫能，建立歐洲清潔氫氣聯(lián)盟頒布可持續(xù)與智能交通戰(zhàn)略，推動(dòng)清潔的多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建考慮采取天然氣或其他可再生能源為建筑供能頒布 CCUS 發(fā)展路線圖和戰(zhàn)略規(guī)劃2030 年排放總量較 1990出臺(tái)鋼鐵行動(dòng)概念；重德國(guó)年至少減少65，2045年實(shí)現(xiàn)凈零排放2019.11 通過(guò)氣候保確定全面退護(hù)法煤時(shí)間點(diǎn)布局氫能，計(jì)劃建立輸氫管網(wǎng)；對(duì)生物質(zhì)發(fā)電提供補(bǔ)貼氫燃料電池汽發(fā)展“零車和加氫站規(guī)能耗”建劃筑英國(guó)2050 年實(shí)現(xiàn)凈零排放2008 年頒布?xì)夂蜃兓ǎ?019年 6 月重新修訂確定全面退煤時(shí)間；重點(diǎn)發(fā)展海上風(fēng)能，推進(jìn)新一代核能“綠色工業(yè)革命”十點(diǎn)計(jì) 劃，重

6、點(diǎn)發(fā)展氫能和碳捕集計(jì)劃 2030 年禁售燃油車推動(dòng) CCUS 規(guī)?；紤] 2035 年筑實(shí)現(xiàn)零起禁售純內(nèi)燃能耗； 機(jī)傳統(tǒng)汽車2030 年全部建筑實(shí)現(xiàn)平均零能耗重點(diǎn)發(fā)展海上風(fēng)能、核能和綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略凈零排放2050 年實(shí)現(xiàn)2050 碳中日本2021.7 出臺(tái)2020 年新建公共建資料來(lái)源：?jiǎn)逃⒖?、黃海霞、姜玲玲發(fā)達(dá)國(guó)家碳中和主要行動(dòng)及對(duì)我國(guó)的啟示，歐洲能源危機(jī)加劇，電價(jià)普遍上漲，帶來(lái)對(duì)可再生能源的旺盛需求。2021 年下半年開始，歐洲的電價(jià)出現(xiàn)了加速上漲的過(guò)程。進(jìn)入 2022 年之后，隨著俄羅斯減少油氣出口，以及近期席卷北半球的熱浪，歐洲電價(jià)進(jìn)一步上漲。以英國(guó)為例，根據(jù)英國(guó)能源監(jiān)管機(jī)構(gòu)（Ofgem

7、）統(tǒng)計(jì)顯示，截至 2022 年 5 月末，英國(guó)協(xié)議電價(jià)為 214 英鎊/MWh，而去年同期電價(jià)為 70 英鎊/MWh，一年之內(nèi)漲價(jià)了兩倍。在能源危機(jī)的背景下，歐洲各國(guó)迫切尋求能源獨(dú)立，而光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電必然是最優(yōu)的替代方式。圖 5：英國(guó)協(xié)議電價(jià)走勢(shì)（英鎊/MWh）資料來(lái)源：Ofgem、中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)迎來(lái)新時(shí)代我國(guó)綠電裝機(jī)量不斷提升，對(duì)供電穩(wěn)定性提出了更高的要求，儲(chǔ)能裝機(jī)具有必要性。我國(guó)的發(fā)電結(jié)構(gòu)一直以來(lái)都是以火電為主，近年來(lái)風(fēng)電、光伏等綠電裝機(jī)占比不斷提升，從而加重發(fā)電量的間接性和波動(dòng)性，“棄風(fēng)限電”、“棄光限電”等情況難以避免，會(huì)對(duì)資源造成極大浪費(fèi)。根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，2022Q1 棄

8、風(fēng)電量 60 億千瓦時(shí)，棄光電量 24 億千瓦時(shí)。此外，儲(chǔ)能也可以起到調(diào)峰調(diào)頻 的作用。圖 6：2018 年我國(guó)各種發(fā)電方式比例圖 7：2022 年我國(guó)各種發(fā)電方式比例資料來(lái)源：Wind，資料來(lái)源：Wind，儲(chǔ)能調(diào)峰對(duì)電力波動(dòng)具有明顯的平緩作用。根據(jù)薛晨、任景、張小東等人發(fā)表的西北電網(wǎng)儲(chǔ)能獨(dú)立參與電網(wǎng)的模擬分析，西北地區(qū)某省級(jí)電網(wǎng)的新能源發(fā)電量波動(dòng)較大，因此需要對(duì) 10:00-16:00 的發(fā)電進(jìn)行調(diào)峰。在儲(chǔ)能配合火電參與調(diào)峰后，增加了電力儲(chǔ)備，能夠分擔(dān)火電機(jī)組的調(diào)峰壓力，避免機(jī)組低負(fù)荷率運(yùn)行，降低了調(diào)峰的邊際成本。圖 8：新能源出力和實(shí)時(shí)電價(jià)圖 9：儲(chǔ)能的實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果資料來(lái)源：薛晨、任景

9、、張小東等西北電網(wǎng)儲(chǔ)能獨(dú)立參與電網(wǎng)的模擬分析資料來(lái)源：薛晨、任景、張小東等西北電網(wǎng)儲(chǔ)能獨(dú)立參與電網(wǎng)的模擬分析國(guó)家層面鼓勵(lì)儲(chǔ)能發(fā)展。新型儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，也是催生國(guó)內(nèi)能源新業(yè)態(tài)、搶占國(guó)際戰(zhàn) 略新高地的重要領(lǐng)域。近些年來(lái)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策，為新型儲(chǔ)能行 業(yè)的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到能源、交通、電力等多個(gè) 重要行業(yè)的發(fā)展，尤其在當(dāng)今能源枯竭日益加劇、能源消費(fèi)供求不平衡的大環(huán) 境下，儲(chǔ)能能夠突破傳統(tǒng)能源模式時(shí)間與空間的限制，其重要作用日益凸顯， 已成為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。表 2：國(guó)家層面支持儲(chǔ)能發(fā)展的政策時(shí)間

10、部門政策名稱相關(guān)內(nèi)容2021 年2 月發(fā)改委、國(guó)家能源局關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見風(fēng)光儲(chǔ)一體化。對(duì)于存量新能源項(xiàng)目，結(jié)合新能源特性、受端系統(tǒng)消納空間，研究論證增加儲(chǔ)能設(shè)施的必要性和可行性。對(duì)于增量風(fēng)光儲(chǔ)一體化，優(yōu)化配套儲(chǔ)能規(guī)模，充分發(fā)揮配套儲(chǔ)能調(diào)峰、調(diào)頻作用，最小化風(fēng)光儲(chǔ)綜合發(fā)電成本，提升綜合競(jìng)爭(zhēng)力。2021 年國(guó)務(wù)院3 月中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)剛要加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用。2021 年7 月發(fā)改委、國(guó)家能源局關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意 見統(tǒng)籌開展儲(chǔ)能專項(xiàng)規(guī)劃；大力推進(jìn)電源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)；積極推

11、動(dòng)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能合理化布局；積極支持用戶側(cè)儲(chǔ)能多元化發(fā)展。積極發(fā)展“新能源+儲(chǔ)能”、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)，支持分布式新能源合理配置儲(chǔ)能系統(tǒng)。加快新型儲(chǔ)能示范推廣應(yīng)用。深2021 年10 月國(guó)務(wù)院2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案化電力體制改革，加快構(gòu)建全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系。到 2025 年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)容量達(dá)到 3000 萬(wàn)千瓦以上。到 2030 年，抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到 1.2 億千瓦左右，省級(jí)電網(wǎng)基本具備 5以上的尖峰負(fù)荷響應(yīng)能力。積極推進(jìn)分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易，支持分布式發(fā)電（含電儲(chǔ)能、2022 年1 月2022 年1 月發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)改委、國(guó)家能源局關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和

12、政策措施的意見“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案電動(dòng)車船等）與同一配電網(wǎng)內(nèi)的電力用戶通過(guò)電力交易平臺(tái)就近進(jìn)行交易。開展廢棄礦井改造儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能項(xiàng)目研究示范，逐步擴(kuò)大新型儲(chǔ)能應(yīng)用。完善抽水蓄能、新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的機(jī)制，更好發(fā)揮相關(guān)設(shè)施調(diào)節(jié)作用。分為八大部分、包括總體要求、六項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)和保障措施。其中六項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)分別從技術(shù)創(chuàng)新、試點(diǎn)示范、規(guī)模發(fā)展、體制機(jī) 制、政策保障、國(guó)際合作等重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)Α笆奈濉毙滦蛢?chǔ)能發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)進(jìn)行部署。發(fā)改委、加快新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用。大力推進(jìn)電源側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展，合理 2022 年國(guó)家能源“十四五”現(xiàn)代能配置儲(chǔ)能規(guī)模，改善新能源場(chǎng)站出力特性，支持分布式新能源合1 月局源

13、體系規(guī)劃理配置儲(chǔ)能系統(tǒng)。優(yōu)化布局電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能，法規(guī)儲(chǔ)能消納新能源、削峰填谷、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性和應(yīng)急供電等多重作用。2022 年5 月發(fā)改委、國(guó)家能源局關(guān)于促進(jìn)新時(shí)代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施方案負(fù)荷方面，要深入挖掘需求響應(yīng)潛力，提高負(fù)荷側(cè)對(duì)新能源的調(diào)節(jié)能力；儲(chǔ)能方面，要研究?jī)?chǔ)能成本回收機(jī)制，推動(dòng)新型儲(chǔ)能快速發(fā)展。建立完善適應(yīng)儲(chǔ)能參與的市場(chǎng)機(jī)制，鼓勵(lì)新型儲(chǔ)能自主選擇參與電力市場(chǎng)。新型儲(chǔ)能可作為獨(dú)立儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)。鼓勵(lì)配建新型儲(chǔ)能與所屬電源聯(lián)合參與電力市場(chǎng)。加快推動(dòng)獨(dú)立儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)配合市場(chǎng)調(diào)峰。進(jìn)一步支持用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展。關(guān)于進(jìn)一步推動(dòng)新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知2022 年發(fā)改委、6 月國(guó)家

14、能源局資料來(lái)源：國(guó)務(wù)院、國(guó)家發(fā)改委、各省市對(duì)“十四五”期間儲(chǔ)能提出了具體裝機(jī)量目標(biāo)，儲(chǔ)能成為風(fēng)光電基地建 設(shè)的標(biāo)配。在國(guó)家層面的政策號(hào)召之下，各省市以及自治區(qū)相繼發(fā)布相關(guān)文件，明確新能源配置儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)。2022 年以來(lái)，寧夏、上海、四川成都、浙江義烏 等均明確新能源配置儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)，普遍要求儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模不得低于 10%-20%。除此之外，大部分省市也發(fā)布了“十四五”期間的儲(chǔ)能裝機(jī)目標(biāo)，全國(guó)各省在新型儲(chǔ)能和抽水蓄能方面的布局會(huì)更加縱深化發(fā)展，為一大批風(fēng)電、光伏新增發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)做好調(diào)峰準(zhǔn)備。表 3：全國(guó)部分省市“十四五”儲(chǔ)能規(guī)劃時(shí)間省份政策名稱2025 儲(chǔ)能規(guī)劃（GW)2021.6.23浙江浙江省可

15、再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃3.52021.8.19山東山東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃4.52022.1.5甘肅甘肅省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃62022.1.27天津天津市可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃0.52022.2.22河南河南省“十四五”現(xiàn)代能源體系和碳達(dá)峰碳中和規(guī)劃2.22002.2.28青海青海省“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃62022.3.29內(nèi)蒙古“十四五”電力規(guī)劃52022.3.30安徽安徽省新型儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)劃（2022-2025）32022.4.10河北河北省“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)劃42022.4.13廣東廣東省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃22022.5.19湖北湖北省能源發(fā)展”十四五“規(guī)劃22

16、022.5.19浙江浙江省能源發(fā)展”十四五“規(guī)劃12021.6.23浙江浙江省可再生能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃3.5資料來(lái)源：全國(guó)能源信息平臺(tái)，預(yù)計(jì) 2025 年全球新增儲(chǔ)能裝機(jī)量將達(dá)到 362GW。根據(jù)集邦咨詢 TrendFroce預(yù)測(cè)，預(yù)估未來(lái) 510 年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)將迎來(lái)飛速發(fā)展，至 2025 年全球儲(chǔ)能新增裝機(jī)量約為 362GWh。以目前各國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)成長(zhǎng)速度來(lái)看，中國(guó)即將反超歐美地區(qū)，將邁向規(guī)模化、市場(chǎng)化，形成以發(fā)電側(cè)為主，受優(yōu)惠政策驅(qū)動(dòng)，強(qiáng)制配儲(chǔ)，電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)為輔的儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)至 2025 年中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)將突破 100GWh。海外方面，預(yù)測(cè) 2025 年美國(guó)新增裝機(jī)量達(dá) 133GWh

17、。歐洲受惠于政策和經(jīng)濟(jì)性推動(dòng)，儲(chǔ)能裝機(jī)需求激增，由于俄烏沖突導(dǎo)致歐洲天然氣等能源供應(yīng)緊張，用電成本不斷上漲進(jìn)而引發(fā)市場(chǎng)恐慌，歐盟目前已定下 2030 年新能源裝機(jī)目標(biāo)，連帶刺激儲(chǔ)能需求上漲，預(yù)測(cè) 2025 年新增裝機(jī)量達(dá) 54GWh。圖 10：全球儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)量預(yù)測(cè)資料來(lái)源：集邦咨詢 TrendForce，2、從技術(shù)革新角度看儲(chǔ)能發(fā)展本章節(jié)將從技術(shù)角度，對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈、鈉電池、釩電池、熔鹽儲(chǔ)能進(jìn)行介紹。儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要要求是壽命長(zhǎng)、污染低、易維護(hù)、安全性高，而對(duì)于能量密度要求并不高，因此衍生出了許多技術(shù)路線，除了傳統(tǒng)的機(jī)械儲(chǔ)能、正處于高速成長(zhǎng)期的鋰電池儲(chǔ)能之外，還衍生出了鈉電池、釩電池、熔鹽儲(chǔ)能等

18、新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)，由于不同的技術(shù)路演有不同的特點(diǎn)，在儲(chǔ)能大規(guī)模運(yùn)用后將呈現(xiàn)百花齊放的局面。、電化學(xué)儲(chǔ)能：應(yīng)用最廣泛的儲(chǔ)能路線儲(chǔ)能技術(shù)路線繁多，目前抽水蓄能是目前技術(shù)最成熟，也是最主要的儲(chǔ)能方式。從大類區(qū)分，儲(chǔ)能主要分為熱儲(chǔ)能、電儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能，其中電儲(chǔ)能是最主要的 儲(chǔ)能方式。而電儲(chǔ)能分為機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和電磁儲(chǔ)能。目前機(jī)械儲(chǔ)能中 的抽水蓄能是最主要的儲(chǔ)能方式，具有規(guī)模大、能量?jī)?chǔ)存集中、技術(shù)成熟、成 本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是啟動(dòng)速度慢，建設(shè)周期長(zhǎng)，而且受到地理環(huán)境和土 木工程制約較大，缺乏靈活性。電化學(xué)儲(chǔ)能是未來(lái)市場(chǎng)空間增長(zhǎng)最大的技術(shù)方向。電化學(xué)儲(chǔ)能電站通過(guò)化學(xué)反 應(yīng)進(jìn)行電池正負(fù)極的充電和放電，實(shí)

19、現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。電化學(xué)儲(chǔ)能的響應(yīng)速度較快，基本不受外部條件干擾，但投資成本高、使用壽命有限，且單體容量有限。隨 著技術(shù)手段的不斷發(fā)展，電化學(xué)儲(chǔ)能正越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù) CIAPS 測(cè)算，到 2025 年全國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 40GW，2021- 2025 年 CAGR67%，到 2030 年規(guī)模將達(dá)到 110GW，2025-2030 年 CAGR 為22%。此外，涉及儲(chǔ)能的轉(zhuǎn)債標(biāo)的也基本處于電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈上。圖 11：儲(chǔ)能主要分類資料來(lái)源：圖 12：中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)資料來(lái)源：CIAPS，智研咨詢，出于環(huán)保及安全角度考慮，新型儲(chǔ)能電池將會(huì)替代傳統(tǒng)電池技術(shù)，而經(jīng)

20、濟(jì)性要求倒逼鋰電池技術(shù)革新。以鉛酸電池為代表的傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)，由于其對(duì)環(huán)境危害較大，已逐漸被性能更高、更安全環(huán)保的電池所替代，如磷酸鐵鋰電池。根據(jù)國(guó)家能源局頒布的防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（2022 年版）（征求意見稿），中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池。此外，由于鋰及鋰鹽制品價(jià)格高企，迫切需要更具性價(jià)比的技術(shù)代替鋰電池。政策監(jiān)管及經(jīng)濟(jì)性的要求共同倒逼了儲(chǔ)能電池技術(shù)革新。圖 13：碳酸鋰價(jià)格居高不下資料來(lái)源：Wind，儲(chǔ)能系統(tǒng)是以電池為核心的綜合能源控制系統(tǒng)。主要包括電芯、EMS（能量管理系統(tǒng)）、BMS（電池管理系統(tǒng)）、PCS（雙向變流器）等多個(gè)部分，其中電芯是儲(chǔ)能系統(tǒng)的

21、核心，成本占比約 67%，2021 年鋰電池主要包括磷酸鐵鋰和三元電池兩類。BMS 主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)及均衡等；能量管理系統(tǒng)（EMS）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等；儲(chǔ)能變流器（PCS）可以控制儲(chǔ)能電池組的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換。圖 14：2021 年鋰電池儲(chǔ)能成本拆分資料來(lái)源：巨豐投顧，圖 15：儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D無(wú)論電化學(xué)儲(chǔ)能使用何種技術(shù)，從產(chǎn)業(yè)鏈角度，都可分為上游、中游、下游。上游是原材料及電池結(jié)構(gòu)件，中游主要是電池總裝及系統(tǒng)集成，下游是儲(chǔ)能裝機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景。其中多數(shù)技術(shù)變革首先發(fā)生在上游，目前主要的發(fā)展方向是鈉離子電池和釩電池。資料來(lái)源：、鈉離子電池：安全性和性價(jià)比

22、的選擇鈉電池的技術(shù)特點(diǎn)鈉離子電池主要依靠鈉離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作，與鋰電池工作原理相似。鈉電池的構(gòu)成主要包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液和集流體。正負(fù)極之間由隔膜隔開以防止短路，電解液浸潤(rùn)正負(fù)極以確保離子導(dǎo)通，集流體則起到收集和傳輸電子的作用。充電時(shí)，Na+從正極脫出，經(jīng)電解液穿過(guò)隔膜嵌入負(fù)極，使正極處于高電勢(shì)的貧鈉態(tài)，負(fù)極處于低電勢(shì)的富鈉態(tài)。放電過(guò)程與之相反，Na+從負(fù)極脫出，經(jīng)由電解液穿過(guò)隔膜嵌入正極材料中，使正極恢復(fù)到富鈉態(tài)。為保持電荷的平衡，充放電過(guò)程中有相同數(shù)量的電子經(jīng)外電路傳遞，與 Na+一起在正負(fù)極間遷移，使正負(fù)極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。圖 16：鈉電池工作原理資料來(lái)源：中科

23、海鈉官網(wǎng)鈉離子電池與鋰離子電池相比主要是在正負(fù)極材料、電解液溶質(zhì)和集流體方面存在不同。鈉離子電池的正極材料為鐵錳銅/鎳三元體系以及磷酸體系，負(fù)極材料則是采用硬炭，電解液溶質(zhì)用六氟磷酸鈉來(lái)替代六氟磷酸鋰，集流體采用更便宜的鋁箔。表 4：鋰離子電池與鈉離子電池的主要上游材料對(duì)比材料鈉離子電池鋰離子電池正極材料鐵錳銅/鎳三元體系及磷酸體系磷酸鐵鋰、鎳鈷錳等負(fù)極材料硬炭石墨電解液溶質(zhì)六氟磷酸鈉六氟磷酸鋰隔膜無(wú)變化無(wú)變化集流體鋁箔銅箔設(shè)備無(wú)變化無(wú)變化資料來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，鈉電池的優(yōu)勢(shì)相比鋰電池，鈉電池在經(jīng)濟(jì)性、安全性等方面具有優(yōu)勢(shì)，而在能量密度方面低于鋰電池：鈉電池的價(jià)格低于鋰電池。鈉資源儲(chǔ)量豐富、

24、分布均勻，原材料成本較為低廉。鈉元素在地殼中占比約 2.75%，且遍布全球；相比之下鋰元素僅為 0.0065%，且 75%集中在美洲，反應(yīng)在價(jià)格上，鈉的價(jià)格 2 元/kg，鋰的價(jià)格150 元/kg，此外鈉電池的負(fù)極可以使用更便宜的鋁箔，因此綜合來(lái)看，鈉電池的原材料成本相比鋰電池可下降 30-40%。圖 17：各元素在地球上的儲(chǔ)量圖 18：鈉電池與鋰電池各部分材料成本占比資料來(lái)源：中科海鈉官網(wǎng)，資料來(lái)源：中科海鈉官網(wǎng)，項(xiàng)目磷酸鐵鋰鈉離子電池計(jì)及電力損耗時(shí)的度電成本/元0.739-0.8730.512-0.590表 5：磷酸鐵鋰和鈉離子電池的全生命周期度電成本0.320-0.3660.469-0.

25、543不計(jì)電力損耗且折現(xiàn)率為 0 時(shí)的度電成本/元不計(jì)電力損耗時(shí)度電成本（棄風(fēng)棄光消納）/元0.700-0.834 0.465-0.543資料來(lái)源：中科海納官網(wǎng)、鈉電池與鋰電池的生產(chǎn)設(shè)備大多兼容，對(duì)于設(shè)備和工藝投入較少。鋰電池結(jié)構(gòu)與鈉電池結(jié)構(gòu)基本相同，都可生產(chǎn)成方形、圓柱、軟包、刀片等常見電池形態(tài)，因此生產(chǎn)設(shè)備也基本可以互相兼容。鈉離子的倍率性能更好，功率輸出和接受能力更強(qiáng)，當(dāng)前已公開的鈉電池具備 3C 及以上的充放電倍率，更適合規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)頻的應(yīng)用。鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低，即具有更好的界面離子擴(kuò)散能力；同時(shí)，鈉離子的斯托克斯直徑比鋰離子的小，相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解液更高的離子電導(dǎo)

26、率；更高的離子擴(kuò)散能力和更高的離子電導(dǎo)率意味著鈉離子電池的倍率性能更好，功率輸出和接受能力更強(qiáng)。圖 19：鈉離子電池的部分化學(xué)性能資料來(lái)源：周權(quán)高功率高安全鈉離子電池研究及失效分析鈉電池的高低溫性能更加優(yōu)異。根據(jù)目前初步測(cè)試結(jié)果，鈉電池在-40低溫下可以放出 70%以上容量，高溫 80可以循環(huán)充放使用，這將在儲(chǔ)能系統(tǒng)層面降低空調(diào)系統(tǒng)的功率配額，也可以降低溫度控制系統(tǒng)的在線時(shí)間，進(jìn)而降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的一次投入成本和運(yùn)行成本。目前寧德時(shí)代推出的第一代鈉離子電池，在-20的低溫環(huán)境中，也擁有 90%以上的放電保持率。圖 20：NTP/NVP 全電池在 0.2下低溫長(zhǎng)循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果圖 21：寧德時(shí)代推出

27、的鈉電池在低溫下也有較好的性能資料來(lái)源：張倩然、李昊宇等基于磷酸鹽材料的鈉離子電池的低溫性能資料來(lái)源：寧德時(shí)代官網(wǎng)鈉電池的市場(chǎng)空間鈉離子電池有望在 2023 年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化， 到 2026 年理論裝機(jī)量將達(dá)到 369.5GW。目前國(guó)內(nèi)處于鈉電池研發(fā)前列的企業(yè)主要是寧德時(shí)代和中科海鈉，均預(yù)計(jì)在 2022-2023 年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。EVTank 在中國(guó)鈉離子電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2022 年）中根據(jù)鈉離子電池各潛在應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)電池的需求量進(jìn)行了測(cè)算，理論上，鈉離子電池在 100%滲透的情況下在 2026 年的市場(chǎng)空間可達(dá)到 369.5GWh，其理論市場(chǎng)規(guī)模或?qū)⑦_(dá)到 1500 億元。圖 22：鈉離子電池的理

28、論市場(chǎng)空間測(cè)算資料來(lái)源：EVTank，、釩電池：理論上容量無(wú)上限釩電池的技術(shù)特點(diǎn)圖 23：釩電池構(gòu)造示意圖釩電池結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)電池構(gòu)造有較大區(qū)別。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池，是一種基于金屬釩元素的氧化還原電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。釩電池電能以化學(xué)能的方式 存儲(chǔ)在不同價(jià)態(tài)釩離子的硫酸電解液中，通過(guò)外接泵把電解液壓入電池堆體內(nèi)，在機(jī)械動(dòng)力作用下，使其在不同的儲(chǔ)液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)，采 用質(zhì)子交換膜作為電池組的隔膜，電解質(zhì)溶液平行流過(guò)電極表面并發(fā)生電化學(xué) 反應(yīng)，通過(guò)雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，從而使得儲(chǔ)存在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成 電能。這個(gè)可逆的反應(yīng)過(guò)程使釩電池順利完成充電、放電和再充電。資料來(lái)源：融科

29、儲(chǔ)能官網(wǎng)釩電池的優(yōu)點(diǎn)釩電池相比鋰電池，具有壽命長(zhǎng)、容量大、安全性高、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)：釩電池壽命可在 10 年以上。由于釩電池的正負(fù)極活性物質(zhì)是以溶劑形式溶解在電解液中，因此可以深度充放電而不損傷電池，循環(huán)次數(shù)可超過(guò) 10000 次。容量大，可被擴(kuò)展為大型儲(chǔ)能電站。雖然釩電池的能量密度和功率密度低 于鋰電池，但是由于電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場(chǎng)所與存放電解液的儲(chǔ)罐分開，從根 本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象，功率只取決于電堆大小，電量只取決于電 解液體積和濃度，因此可靈活控制電量和功率，可以按照需求調(diào)整電站的大小。安全性高。由于釩電池的電解質(zhì)離子存在水溶液中，不會(huì)發(fā)生熱失控、燃燒和爆炸，即使正負(fù)極電解液混

30、合短路，也只會(huì)讓電解液溫度略微上升。國(guó)內(nèi)資源儲(chǔ)量豐富。全球已探明的釩金屬儲(chǔ)量為 2200 萬(wàn)噸，主要分布在中國(guó)、俄羅斯、澳大利亞、南非、巴西、美國(guó)等地，其中中國(guó)釩儲(chǔ)量達(dá) 950 萬(wàn)金屬噸，位居世界第一。表 6：不同儲(chǔ)能技術(shù)與釩電池的參數(shù)及特點(diǎn)對(duì)比磷酸鐵鋰電池三元電池鈉硫電池全釩液流電池能量密度（Wh/kg）80-170120-300150-30012-40功率密度（Wh/kg）1500-250030002250-100循環(huán)次數(shù)（次）2000-100001000-5000450010000壽命10 年10 年15 年10 年充放電效率909075-9075-85單位投資成本（元800-22001

31、200-2400 22002500-3900優(yōu)勢(shì)效率高、能量密度高、響應(yīng)快循環(huán)壽命高、安全性能好/KWh)劣勢(shì)安全性較差，成本高需要高溫條件、安全性差能量密度低，效率低資料來(lái)源：CNESA，釩電池的市場(chǎng)空間現(xiàn)在是釩電池產(chǎn)業(yè)化的前夜，預(yù)計(jì)到 2030 年國(guó)內(nèi)新增裝機(jī)量 4.5GW。目前釩電池產(chǎn)業(yè)化的主要壁壘在于初始投資成本高，但是隨著政府補(bǔ)貼的持續(xù)投入、產(chǎn)業(yè)鏈成熟化發(fā)展、以及伴隨規(guī)模效應(yīng)降本等多種因素影響下，釩電池將憑借優(yōu)異的特性由政策導(dǎo)向市場(chǎng)導(dǎo)向過(guò)渡，其滲透率將逐步提升。根據(jù) EVTank 頒布的中國(guó)釩電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2022 年），2022 年國(guó)內(nèi)大量的釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目開工建設(shè)，預(yù)計(jì)全年新

32、增裝機(jī)量將達(dá)到 0.6GW，到 2025 年釩電池新增規(guī)模將達(dá)到 2.3GW，2030 新增量將達(dá)到 4.5GW，屆時(shí)釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到 24GW。圖 24：釩電池的裝機(jī)量預(yù)測(cè)資料來(lái)源：EVTank，、熔鹽儲(chǔ)能：長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的優(yōu)選熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)熔鹽儲(chǔ)能是一種稍顯冷門的儲(chǔ)能技術(shù)路線，具有初始投資成本低、熱容高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。熔鹽儲(chǔ)能與電池儲(chǔ)能相同，也是一種長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，基本的思路是利用熔鹽的儲(chǔ)熱能力，在電力供給盈余或電力需求低谷時(shí)主動(dòng)將電力以熱能的形式儲(chǔ)藏起來(lái)，在電網(wǎng)需要時(shí)再將熱能轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷、系統(tǒng)調(diào)頻的作用，為電力供給提供彈性。在該應(yīng)用場(chǎng)景下，熔鹽儲(chǔ)能主要有雙罐系統(tǒng)和單

33、罐系統(tǒng)兩種形式。雙罐系統(tǒng)：適用于大面積供暖、供工業(yè)蒸汽、發(fā)電、電廠的調(diào)峰、清潔電能的消納等領(lǐng)域，主要流程包括：儲(chǔ)熱循環(huán)：冷鹽罐中的低溫熔鹽通過(guò)熔鹽泵進(jìn)入到熔鹽電加熱器，通過(guò)智能互補(bǔ)系統(tǒng)利用風(fēng)電、光伏、夜間低谷電在電加熱器中加熱熔鹽，加熱后的高溫熔鹽進(jìn)入到熱鹽罐中進(jìn)行儲(chǔ)存，完成熔鹽儲(chǔ)熱循環(huán)。放熱循環(huán)：熱鹽罐中高溫熔鹽通過(guò)熔鹽泵進(jìn)入到換熱系統(tǒng)中與給水進(jìn)行換熱，給水被加熱成蒸汽，放熱后的熔鹽進(jìn)入到冷鹽罐中進(jìn)行儲(chǔ)存，完成熔鹽放熱循環(huán)。圖 25：雙罐系統(tǒng)示意圖蒸汽/水換熱循環(huán)：給水被加熱后產(chǎn)生的蒸汽與熱用戶側(cè)循環(huán)水回水進(jìn)行換 熱，蒸汽換熱后的凝結(jié)水經(jīng)過(guò)處理后可回到熔鹽放熱循環(huán)中繼續(xù)循環(huán)使用，換熱后的循環(huán)

34、水供水供熱用戶使用，經(jīng)熱用戶使用后的循環(huán)水回水，再與 蒸汽進(jìn)行換熱，完成蒸汽/水換熱循環(huán)。資料來(lái)源：民利儲(chǔ)能官網(wǎng)單罐系統(tǒng)：適用于小面積供暖、供生活熱水、清潔電能的消納等領(lǐng)域，主要流程僅包括儲(chǔ)熱循環(huán)和放熱循環(huán)。圖 26：?jiǎn)喂尴到y(tǒng)示意圖資料來(lái)源：民利儲(chǔ)能官網(wǎng)熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景作為一種高溫?zé)醿?chǔ)能技術(shù)，在非電市場(chǎng)，熔鹽儲(chǔ)能在生產(chǎn)工業(yè)蒸汽領(lǐng)域的市場(chǎng)價(jià)值相對(duì)更大，目前新增的熔鹽儲(chǔ)能項(xiàng)目很多都與蒸汽生產(chǎn)相關(guān)。目前，熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)有 5 大典型應(yīng)用場(chǎng)景，從初始的光熱發(fā)電走向綜合能源服務(wù)。光熱發(fā)電：熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用于光熱電站其特點(diǎn)是將儲(chǔ)熱和傳熱介質(zhì)合為一體，簡(jiǎn)化了整個(gè)電站設(shè)備組成，有利于后期的運(yùn)維。同時(shí)可以提高太陽(yáng)

35、能的利用效率，減少功率波動(dòng)，提高電力系統(tǒng)靈活性；促進(jìn)電網(wǎng)平穩(wěn)性輸出，緩解新能源電力發(fā)展過(guò)程中的限電問(wèn)題。清潔供熱：可將棄風(fēng)/棄光電、低谷電等電能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要的時(shí)候釋放，減少用戶用能成本，提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用率；可實(shí)現(xiàn)削峰填谷，平滑光電、風(fēng)電的輸出功率，提升新能源發(fā)電的消納能力；為食品加工、紡織等企業(yè)提供 穩(wěn)定持續(xù)的蒸汽、熱風(fēng)等高品質(zhì)熱源。移動(dòng)儲(chǔ)熱供熱：無(wú)管路熱損失，熱能利用率高；可實(shí)現(xiàn)廢余熱高效回收利用，節(jié)能減排雙收益；無(wú)需管道鋪設(shè)，投資少、運(yùn)行成本低；設(shè)備運(yùn)行靈活，操作 安全簡(jiǎn)單；可實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)輻射不到的企業(yè)或工廠?；痣婌`活性改造：減小供熱機(jī)組熱負(fù)荷，或增大供熱機(jī)組發(fā)電出力調(diào)節(jié)范圍，提高電廠的運(yùn)行靈活性；通過(guò)調(diào)峰給用戶供熱提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益；突破供熱 對(duì)機(jī)組電負(fù)荷調(diào)節(jié)的限制，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用。綜合能源服務(wù)：通過(guò)與光伏、風(fēng)電、核能等系統(tǒng)互補(bǔ)耦合，為用戶提供高效 智能的多種能源供應(yīng)，提高能源利用率；實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和環(huán)境